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面向轴荷平衡和平顺性的半挂车纵向连通空气悬架优化研究

黄森  
【摘要】:对于多联轴货车而言,良好的动态轴荷平衡能力有利于减小轮胎力峰值,从而有效预防单轴超载、减缓路面损伤。与钢板平衡悬架和普通空气悬架相比,纵向连通空气悬架可显著提高多联轴货车的动态轴荷平衡能力,然而,面向综合行驶性能的纵向连通空气悬架几何设计参数优化理论、方法的研究较为匮乏。针对上述问题,首先,基于流体力学和热力学,构建了纵向连通空气悬架三联轴半挂车5自由度非线性模型,并根据悬架的偏频和簧载质量,设计了不同路面不平度、车速、载荷下的纵向连通空气悬架高度控制策略;其次,针对上述高度控制策略下的每个空气弹簧高度,采用支持向量回归法分别拟合轴荷平衡、平顺性的评价指标随行驶条件(路面不平度、车速、载荷)和空气悬架几何设计参数(空气管道内径、气囊连接管内径)变化的关系模型;再次,基于区间不确定性理论,设计一种内外嵌套的多目标粒子群(DL-MOPSO)算法以及内外嵌套的第二代非支配排序遗传算法(DL-NSGA-II),用于路面不平度、车速、载荷变化时空气管道内径和气囊连接管内径的优化,得到每个空气弹簧高度下的多目标优化的帕累托(Pareto)解集前沿。最后,利用逼近理想解排序法(TOPSIS)对Pareto解前沿中的个体进行排序,从而选出最优纵向连通空气悬架几何设计参数。仿真结果表明:相对于两种传统的纵向连通悬架几何设计方案,动态轴荷平衡系数、加速度均方根的值有不同程度的减小,因此,本文设计的DL-MOPSO和DL-NSGA-II算法可有效改善多联轴纵向连通空气悬架半挂车的综合行驶性能,并对于工况的变化具有良好的鲁棒性。


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